Levitación para mantener los satélites bien orientados y enfocados

El sistema de control de actitud y órbita (AOCS) de una nave espacial mantiene la orientación de la nave mientras se encuentra en órbita y consigue que permanezca en su trayectoria orbital, por lo que es fundamental para el éxito y la seguridad de toda misión. Además, la eficiencia del AOCS tiene un impacto directo sobre la cantidad de propergol utilizada, y un impacto indirecto sobre el coste de la misión y el tamaño de la carga útil.

Con los propósitos de mejorar la independencia de Europa y su competitividad en los sectores de los satélites comerciales y científicos, los investigadores pusieron en marcha el proyecto ELSA (European levitated spherical actuator), dotado con fondos europeos. Los objetivos clave del proyecto eran la reducción de la masa, el tamaño y los requisitos energéticos del subsistema de control de actitud (ACS) a la vez que se mantiene la precisión y se mejora la fiabilidad.

Tradicionalmente, un ACS utiliza como mínimo tres ruedas de reacción o giroscopios de control de momento para detectar cambios en parámetros como la aceleración o el par. A continuación, el ACS utiliza servos para generar una respuesta que corrija ese cambio. Los científicos de ELSA desarrollaron un innovador concepto de ACS propuesto hace más de veinte años, una «esfera de reacción» que levita gracias a un campo magnético. Tiene una simetría casi perfecta, un sistema de referencia multieje inhereten y óptimo y una masa muy inferior a la de la configuración de tres ruedas de reacción. Una vez superadas las dificultades técnicas, esta tecnología se encuentra más cerca de poder salir al mercado.

Se diseñó, construyó y ensayó un prototipo de laboratorio, como prueba de concepto, basándose en este principio. El concepto sincrónico seleccionado se ha ajustado en cuanto a tamaño para cumplir —de forma aproximada— las rigurosas expectativas brindadas por varias empresas contratistas de prestigio. Se diseñó el primer prototipo de esfera de reacción con el propósito de obtener un par de 0,2 Newton-metros y un momento angular de 23 Newton-metros segundo.

La eficiente maqueta de ELSA permitirá aprovechar las posibilidades que ofrece la esfera de reacción en cuanto a pares y fuerza exportada, a fin de mostrar el pleno potencial del diseño en relación a las ruedas de reacción o los giroscopios de control de momento para aplicaciones espaciales.

Conseguir que el concepto de un ACS mediante esfera de reacción esté técnicamente preparado para su uso será un gran logro para la comunidad espacial de la UE. De este modo, se reducirá la dependencia de sistemas extranjeros al proporcionar una alternativa interesante que podrá exportarse a otros países y empresas. La labor y los resultados de ELSA allanan el camino para materializar ese potencial.